大学物理实验电磁感应法测交变磁场

电磁感应法测交变磁场在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量，测量磁场的方法有不少，如冲击电流计法、霍耳效应法、核磁共振法、天平法、电磁感应法等等，本实验介绍电磁感应法测磁场的方法，它具有测量原理简单，测量方法简便及测试灵敏度较高等优点。

一、实验目的1．了解用电磁感应法测交变磁场的原理和一般方法，掌握201FB 型交变磁场实验仪及测试仪的使用方法。

2．测量载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的轴向上的磁场分布。

3．了解载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的径向磁场分布情况。

4．研究探测线圈平面的法线与载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的轴线成不同夹角时所产生的感应电动势的值的变化规律。

二、实验仪器FB201－Ⅰ型交变磁场实验仪，信号频率可调范围30~200Hz ，信号输出电流，单个圆线圈可 900mA ≥ ，两个圆线圈串联400mA ≥。

亥姆霍兹线圈每个400匝，允许最大电流1A 。

三、实验原理1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场：（1）载流圆线圈中心轴线上的磁场分布:一半径为R ，通以电流I 的圆线圈，轴线上磁场的公式为 ：2/322200)(2X R R I N B +⋅⋅⋅=μ （1）式中0N 为圆线圈的匝数，X 为轴上某一点到圆心O '的距离，70410/,H m μπ-=⨯磁场的分布图如图1所示。

本实验取匝400N 0=，A 400.0I =，m 107.0R =，圆心O '处0X =，可算得磁感应强度为：T 10940.0B 3-⨯= , T 10328.1B 2B 3m -⨯==（2）亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁场分布:两个相同圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流I ，理论计算证明：线圈间距a 等于线圈半径R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，这对线圈称为亥姆霍兹线圈，如图2所示。

这种均匀磁场在科学实验中应用十分广泛，例如，显像管中的行、场偏转线圈就是根据实际情况经过适当变形的亥姆霍兹线圈。

电磁感应测量交变磁场实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过电磁感应原理测量交变磁场的相关参数，深入理解电磁感应现象，掌握测量交变磁场的方法和技术，并对实验结果进行分析和讨论。

二、实验原理1、电磁感应定律当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。

其大小与磁通量的变化率成正比，即$E ＝ N\frac{d\Phi}｛dt}＄，其中$E$为感应电动势，＄N$为线圈匝数，＄＼Phi$为磁通量。

2、交变磁场的产生通过交流电源给线圈通电，在线圈周围产生交变磁场。

3、测量原理将探测线圈放入交变磁场中，由于磁场的变化，会在线圈中产生感应电动势。

通过测量感应电动势的大小和相位，可以计算出交变磁场的磁感应强度、频率等参数。

三、实验仪器1、交变磁场实验仪包括交流电源、产生磁场的线圈、探测线圈等。

2、示波器用于观察和测量感应电动势的波形。

3、多量程电压表和电流表用于测量电路中的电压和电流。

四、实验步骤1、连接实验仪器按照实验电路图，正确连接交变磁场实验仪、示波器、电压表和电流表等仪器。

2、调节交流电源的频率和电压使产生的交变磁场具有合适的参数。

3、测量探测线圈的感应电动势将探测线圈放入交变磁场中，通过示波器观察感应电动势的波形，并使用电压表测量其峰值和有效值。

4、改变探测线圈的位置和方向测量不同位置和方向下的感应电动势，研究磁场的分布规律。

5、数据记录与处理记录实验中测量得到的电压、电流、频率等数据，并进行分析和计算，得出交变磁场的相关参数。

五、实验数据1、交流电源的频率$f ＝ 50Hz$，电压$U ＝ 10V$。

2、探测线圈的匝数$N ＝ 100$匝。

3、在不同位置和方向上测量得到的感应电动势峰值和有效值如下表所示：｜位置|方向|感应电动势峰值（V）｜感应电动势有效值（V）｜｜｜｜｜｜｜中心|水平|85|60|｜边缘|垂直|52|37|六、数据处理与分析1、根据电磁感应定律，感应电动势$E ＝ N\frac{d\Phi}｛dt}＄，由于磁场变化是周期性的，可以表示为$B ＝ B_0\sin(＼omega t)＄，其中$B_0$为磁感应强度的峰值，＄＼omega ＝ 2\pi f$为角频率。

2010-12-28用MATLAB处理与分析电磁感应法测交变磁场的数据摘要：在大学物理实验“用电磁感应法测交变磁场”的实验中，有较多实验数据需要处理。

在这里，借助MATLAB处理相关数据，不仅减少了用其他手段所需的大量时间，也提高了用MATLAB解决实际问题的能力。

关键词：MATLAB 电磁感应法测交变磁场数据处理分析实验原理：1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场（1）载流圆线圈磁场一半径为Ｒ，通以电流Ｉ的圆线圈，轴线上磁场的公式为（1）式中为圆线圈的匝数，为轴上某一点到圆心的距离，磁场的分布图如图1所示。

图 1 图 2本实验取Ｎ０＝400匝，Ｉ＝0.400Ａ，Ｒ＝0.106m，圆心0’处x ＝0，可算得磁感应强度为：,（2）亥姆霍兹线圈两个相同圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流Ｉ，理论计算证明：线圈间距a等于线圈半径R时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，这对线圈称为亥姆霍兹线圈，如图2所示。

这种均匀磁场在科学实验中应用十分广泛，例如，显像管中的行、场偏转线圈就是根据实际情况经过适当变形的亥姆霍兹线圈。

2．用电磁感应法测磁场的原理设均匀交变磁场为（由通交变电流的线圈产生）磁场中一探测线圈的磁通量为式中：Ｎ为探测线圈的匝数，Ｓ为该线圈的截面积，θ为与线圈法线夹角。

如图3所示。

线圈产生的感应电动势为式中是线圈法线和磁场成θ角时，感应电动势的幅值。

当θ= 0 ，，这时的感应电动势的幅值最大。

如果用数字式毫伏表测量此时线圈的电动势，则毫伏表的示值（有效值）应为，则（2）由（2）式可算出Ｂm来。

3．探测线圈的设计实验中由于磁场的不均匀性，探测线圈又不可能做得很小，否则会影响测量灵敏度。

一般设计的线圈长度L和外径D有L =2D/3的关系，线圈的内径d与外径D有d≤D/3的关系(本实验选D = 0.012 m ，N = 800匝的线圈)。

线圈在磁场中的等效面积，经过理论计算，可用下式表示：(3)这样的线圈测得的平均磁感强度可以近似看成是线圈中心点的磁感应强度。

一、实验目的1. 理解并掌握电磁学的基本原理，如法拉第电磁感应定律、安培环路定律等。

2. 学会使用交变磁场实验仪和测试仪，掌握电磁感应法测交变磁场的方法。

3. 通过对载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场分布的测量，培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理通有交变电流的线圈周围会产生交变的磁场。

若已知探测线圈的匝数、截面积，把它放在通有交变电流的线圈周围，探测线圈中就会产生感应电动势，通过对感应电动势的测量，就可以探测出磁场的分布。

三、实验仪器与设备1. FB201型交变磁场实验仪2. FB201型交变磁场测试仪3. 载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈4. 探测线圈5. 电压表6. 电流表7. 数据处理软件四、实验步骤1. 连接实验设备，开启交变磁场实验仪和测试仪。

2. 将载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈分别放置在实验仪上，调整线圈位置，使线圈中心轴线与实验仪的测量区域对齐。

3. 将探测线圈放置在载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的中心轴线上，确保探测线圈与线圈中心轴线重合。

4. 调节交变磁场实验仪的电流输出，使线圈中的电流达到预定值。

5. 使用测试仪测量探测线圈中的感应电动势，记录数据。

6. 改变探测线圈的位置，重复步骤5，直至覆盖整个线圈中心轴线。

7. 对所得数据进行处理，计算磁场的分布。

8. 重复以上步骤，使用亥姆霍兹线圈进行实验。

五、实验数据处理1. 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁感应强度B、探测线圈匝数N、探测线圈面积A和探测线圈与磁场中心轴线的距离x之间的关系为：E = -N(dB/dx)2. 根据测量得到的感应电动势数据，计算磁感应强度B。

六、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全，确保实验设备正常运行。

2. 测量数据时要准确，避免误差。

3. 实验结束后，及时整理实验数据，撰写实验报告。

七、实验报告要求1. 描述实验设备、仪器和实验步骤。

2. 分析实验数据，绘制磁场分布图。

3. 讨论实验结果，如磁场分布的特点、误差来源等。

用电磁感应法测交变磁场实验报告1. 实验背景在我们的日常生活中，电和磁就像一对密不可分的好朋友。

它们之间的互动关系可不是一般的深，尤其是电磁感应这个概念，简直是个“万花筒”，可以把简单的物理现象变成一场视觉盛宴！说到电磁感应，大家可能会想起那种耳熟能详的定律：法拉第电磁感应定律。

嘿，这个定律告诉我们，只要有磁场变化，就能在导体中产生电流，听起来是不是有点像魔法？所以我们决定通过一个实验来实际测量交变磁场的变化，看看这个“魔法”到底是怎么发生的。

1.1 实验目的这次实验的目的就是利用电磁感应的方法，测量交变磁场的强度和变化率。

我们想知道，这个交变的磁场到底能给我们带来多少电流，甚至可以用来计算磁场的变化率。

这样一来，大家不仅能掌握电磁感应的基本原理，还能在脑海里形成一个生动的图像，仿佛置身于神奇的物理世界里。

1.2 实验原理说到实验原理，咱们得先聊聊电磁感应的基本概念。

简单来说，电磁感应就是磁场变化时，在闭合回路中产生电动势的现象。

换句话说，当磁场的强度发生变化，或是我们在磁场中移动一个导体，就会在导体内部产生电流。

这种现象不仅可以用来发电，还能让我们明白，电与磁的关系就像老友相处，总是相辅相成，互相影响。

2. 实验步骤好啦，接下来就是我们万众期待的实验步骤了！首先，我们准备好实验器材，包括一块导体线圈、一个交变磁场发生器和一些电表。

嘿，这些工具可不能少，否则实验就像没调味的菜，味道自然大打折扣！2.1 安装设备在安装设备时，我们把导体线圈稳稳地放在交变磁场发生器的正上方，确保它们之间的距离足够近。

这就像给两个好朋友搭建一个温馨的小窝，便于他们交流感情！然后，连接电表，记得小心翼翼，别让电线打个结，那可是麻烦事。

2.2 开始实验准备就绪后，我们开始慢慢调节交变磁场发生器的频率。

随着频率的变化，我们的电表开始跳动，仿佛在兴奋地告诉我们：“看，这就是交变磁场给我带来的电流！”在这个过程中，我们观察到电流的大小和方向的变化，简直像看一场精彩的魔术表演。

大学物理实验电磁感应法测交变磁场资料大学物理实验中，电磁感应法是一种常用的测量交变磁场的方法。

以下是关于这种方法的一些基本资料。

电磁感应法是一种基于法拉第电磁感应定律的测量方法。

这个定律表明，当一个导体回路在变化的磁场中时，会在回路中产生感应电流。

这个感应电流的大小正比于磁场的强度和变化率。

因此，通过测量这个感应电流，就可以得出磁场强度和变化率的信息。

在大学物理实验中，通常使用电磁感应法来测量交变磁场。

具体实验过程如下：1.准备实验器材：一个线圈、一个交流电源、一个电流表、一个电压表、一个电阻箱、一个调压器、一对导线以及磁性材料或螺线管等交变磁场源。

2.将线圈绕在磁性材料或螺线管上，放置在交变磁场中。

3.将交流电源接入电路，使磁场源产生交变磁场。

4.使用电流表和电压表测量线圈中的感应电流和感应电动势。

5.根据法拉第电磁感应定律，可得出以下关系式：E=n(dΦ)/(dt)其中E为感应电动势，n为线圈匝数，Φ为磁通量，t为时间。

6.由于感应电流与感应电动势成正比，因此可以通过测量感应电流来得出磁场强度的变化率。

7.通过电阻箱和调压器调节磁场源的磁场强度，并记录不同磁场强度下的感应电流值。

8.根据实验数据绘制磁场强度变化率与感应电流关系的曲线图。

9.对实验数据进行处理和分析，得出实验结论。

在进行实验时，需要注意以下几点：1.线圈绕组应尽量均匀分布，以减小误差和提高测量精度。

2.测量时应尽量减小误差和干扰，如使用屏蔽线来减少外界磁场对测量的影响。

3.在测量过程中，应保证所有测量点的位置和测量条件的一致性，以便进行比较和分析。

4.实验过程中应注意安全操作，避免触电和烫伤等事故的发生。

通过电磁感应法测交变磁场实验，我们可以得出以下结论：1.交变磁场可以引起线圈中产生感应电流，并且感应电流的大小与磁场强度和变化率成正比。

2.通过测量线圈中的感应电流，可以得出磁场强度和变化率的信息，进一步了解交变磁场的变化规律和性质。